计及时滞影响的FACTS广域阻尼控制器的设计

【摘要】：随着现代大型互联电网的建立,电力系统的网络结构与动态行为更加复杂,传 统的沿用局部信息的电力系统控制和保护设计方法将无法满足超大规模电力系统 振荡抑制、系统保护和动态安全防御的要求。采用同步相量测量和现代通信技术, 建立广域测量系统,利用全局信号来设计电力系统保护与控制是解决方法之一。 在广域电力系统的环境下,通信系统的可靠性和通信延迟时间对于广域电力系统 实施在线控制的影响极其关键,传统的忽略电力系统控制信号时滞的做法将会影 响电力系统控制器的动态性能,甚至会造成控制器的失效。因此,开展考虑广域 测量系统时滞影响的广域稳定控制研究具有重大的理论和实际意义。 本论文以FACTS控制器中的TCSC和UPFC为例,研究了不同时滞对于控制 器的影响,并针对单机无穷大系统和多机系统,分别提出了考虑时滞影响的FACTS 控制器的设计方法,利用LMI理论设计了控制器,并通过数字仿真研究了所设计 控制器的有效性。论文的主要成果有: 1. 分析将电力系统建模为时滞动力系统的必要,并综述了考虑时滞影响的电 力系统建模和电力系统控制的研究现状。 2. 分析TCSC和UPFC控制器的原理和数学模型,建立分别装有这两种 FACTS控制器的电力系统模型。 3. 将装有FACTS控制器的电力系统建模为连续时不变线性单时滞系统,应 用时滞系统的稳定性分析方法,分析电力系统的稳定性,并利用线性矩阵 不等式(LMI)理论设计两种FACTS控制器的参数。 4. 利用MATLAB程序和MATLAB中的LMI工具箱,分别对于装有TCSC 的单机无穷大系统、装有UPFC的单机无穷大系统以及装有TCSC的10 机39节点的新英格兰系统进行仿真,研究时滞对于控制器性能的影响, 设计控制器,最后验证所设计控制器的有效性。